计算机网络基础：TCP/IP协议相关知识笔记

目录

1、TCP/IP特性

2、TCP/IP分层模型

2.1 应用层

2.2 传输层

2.3 网际层

2.4 网络接口层

3、网络接口层协议

4、网际层协议IP

5、ARP和RARP

6、网际层协议ICMP

7、传输层协议TCP

8、传输层协议UDP

9、应用层协议

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1、TCP/IP特性

逻辑编址：在生产过程中，厂家会赋予每块网卡一个独特的固定物理标识。对于互联网而言，在线接入网络的每一台设备都会被分配一个唯一标识码作为其网络接口标识。

路径选择机制：该协议主要负责指导路由器在众多网络路径中做出最优选择，并确保IP数据包从源端到目的端的最佳传输路径得以实现。

将域名与对应的IP地址之间建立对应关系的过程称为域名解析。从稳定性角度来看，域名具有显著特征；而IP地址则多变地存在

错误检测和流量控制：TCP/IP网络采用分组交换技术以实现数据信息在网络中可靠传递的功能。

2、TCP/IP分层模型

2.1 应用层

应用层位于分层模型的顶层，并由应用程序与TCP/IP互联网络建立连接以享用网络提供的各种服务；相应地，在ISO/OSI参考模型中涉及的应用层、表示层和会话层层面上形成了特定的功能架构。

2.2 传输层

传输层的核心功能是支撑业务间的实时交互需求。按照ISO/OSI模型中的传输层。

2.3 网际层

网际层又被视为IP层的一种，在互联网协议体系中扮演着关键角色。它不仅负责协调不同网络之间的连接关系，在接收来自传输层的请求指令时会将其转换为具体的分组数据进行发送。其主要功能包括以下几个方面：首先是数据分组转发功能；其次是路径选择与优化机制；再次是错误检测与重传相关的操作流程；最后还包括相关的安全防护措施。通过这些机制的应用，在确保网络通信高效性的同时也能够实现可靠性的保障。

将分组信息封装进IP数据包里，并填入报告头字段中；依据路由算法决定是将该数据包直接发送至目标主机还是先将其转发至路由器；再将该数据包转交至网络接口层的相应接口模块进行处理。

2、处理接收到的数据报，检验其正确性。对应ISO/OSI模型的网络层。

3、适时发出ICMP的差错和控制报文，并处理收到的ICMP报文。

2.4 网络接口层

该接口也被称为以太网物理层或局域网总线（Ethernet Physical Layer），位于TCP/I0P协议层次之下。该接口负责接收IP数据包，并将其通过指定的网络传输出去。其中包含设备驱动程序。

3、网络接口层协议

TCP/IP协议未包含具体的物理层与数据链路层，并规定了网络接口层作为这两者的接口规范。网络接口 layer 位于 TCP/IP 协议的最底层，并负责协调物理 network 提供所需的所有服务程序与功能.

4、网际层协议IP

网际层是整个TCP/IP 协议簇的核心。另外还有ICMP、ARP、RARP等重要协议。

IP提供的服务是无连接的、不可靠的服务。

IP的功能：将高层数据或同层数据打包成IP数据报；传输至最终目标；分割成多个部分；明确如何引导这些打包好的IP数据报到达各自的目的地。

5、ARP和RARP

ARP（地址解析协议）：将IP地址转换为物理地址。

RARP（反地址解析协议）：将物理地址转换为IP地址。

6、网际层协议ICMP

Internet控制信息协议处于网际层并发挥重要作用。由于IP作为一种尽力传送的通信协议，在数据传输中可能会出现丢失、重复、延迟或按顺序混乱的情况。ICMP则专门提供了一种针对传输过程中的错误报告机制。

ICMP包含了五个差错报文类别：源端抑制、超时响应、目标不可达报告、路径重定向以及数据包分片。其中\texttt{4}种信息反馈包括接收到的数据包请求响应和发送完整的应答数据包回执两种类型，并分别处理了目标不可达编码请求与目标不可达编码应答的情况。

ICMP充当着一种稳定可靠且高效的基础协议角色。此外ICMP还可用于对因特网系统执行测试，并承担起相应的网络维护工作以及故障排查任务。那些广为人知的ping工具正是通过发送ICMP报文来验证目标节点是否可达。

7、传输层协议TCP

在TCP/IP协议簇中扮演核心角色的TCP协议，在基于IP提供的不可靠数据服务的基础上，支持可靠、端到端通信的全双工数据传输。

TCP基于重复技术实现可靠性。其核心机制如下：在TCP传输过程中，在每个数据帧被发送之前都需要设置一个计时器，在随后的时间段内持续发射该数据帧。接收端接收到此信号后会向发送端反馈已成功接收的信息。若 sender在计时器超时前未得到确认信号，则会重发该数据帧。

TCP在源主机与目标主机之间进行建立和关闭连接操作时，都需要三次握手以确认是否完成。

8、传输层协议UDP

用户数据包协议是一种非可靠且不依赖网络传输层的协议，在保证应用程序进程间通信的同时提供了一种高效的数据传输方式。该协议的错误检测功能相对不足，在实际应用中更适合那些能够自行进行错误检查或无需严格错误控制的应用环境。例如用于域名解析服务和 SNMP 管理协议等场景。

UDP的主要功能是将UDP消息通过网络传输给应用层。该协议未处理由于网络问题导致的数据丢失或错误。UDP在接收数据时并未对无序的IP数据报进行排序处理。系统未过滤掉重复收到的IP数据报。UDP没有对已接收的数据报进行确认或验证。

9、应用层协议

常用的应用层协议有NFS、Telent、SMTP、DNS、SNMP、FTP等。